不规则煤岩点荷载试验确定抗压强度的相关性

点荷载试验是较常用的测定岩石抗压强度的一种方法。为了探究点荷载试验确定抗压强度的相关性,对取自黄陵2号煤矿410巷道顶底板的煤岩试样分别进行点荷载试验与单轴抗压试验,统计分析表明:点荷载试验结果准确合理,有较强统计性;不规则煤岩试样尺寸对点荷载强度标准值具有微弱影响,试样长度满足要求前提下不宜过大,宽度以60~80 mm最优,高度以45~55 mm最优。点荷载试验在该工程中得到较好应用,确定了通过点荷载强度标准值与抗压强度值之间的强度转换系数K=21.76,为该工程后期设计参数的取值提供参考借鉴意义。     

不同形状红砂岩的点荷载强度试验研究

本文以湖北宜昌三峡库区马家沟侏罗纪红砂岩为对象,对岩石试样开展点荷载和单轴抗压强度试验,研究常见的试样形状(圆柱体、方块体、不规则块体)对点荷载强度的影响。研究结果显示：对于不同形状的试样,确定好合适的形状修正指数m,形状效应对点荷载强度IS(50)的影响可以忽略;同时了对比了国内外不同规范m取值的影响,综合分析后,推荐该地区红砂岩标准试样的修正指数m取0.5,非标准试样的修正指数m取0.42;结合红砂岩室内单轴抗压强度的试验结果,得到了适用于该地区红砂岩点荷载强度IS(50)与单轴抗压强度UCS的经验转换关系式。     

大理岩点荷载强度与抗压和抗拉强度的关系

点荷载试验是一种快速测定岩石强度的方法。本文以广东阳江地区大理岩为研究对象,开展了点荷载以及巴西劈裂等试验研究。采用不同的加载方式(轴向试验和径向试验)进行点荷载试验,讨论规范中建议的修正指数m对点荷载强度的影响,结果表明：采用规范建议的修正指数m=0.4～0.45修正得到的点荷载试验标准值Is(50)与直接由径向加载试验得到Is(50)差别不大,但采用m=0.5修正更精确。结合室内的几种强度试验的分析,获得了大理岩单轴抗压强度Rc和单轴抗拉强度Rt的与点荷载试验标准值Is(50)之间的经验转换关系式。     

岩石点荷载试验在隧道动态围岩分级中的应用——以郑万高铁向家湾隧道为例

点荷载试验可以在施工现场简便快捷地获取岩石强度,但现有的点荷载强度和单轴抗压强度经验换算公式在不同地区、不同岩性的岩石中难以具有普适性。本文以向家湾隧道三叠系灰岩为研究对象,开展了大量点荷载与单轴抗压对比试验;并采用数值模拟研究了不同形状岩块在点荷载作用下的应力分布,从理论上印证了点荷载试验在不同形状的岩块中的适用性;在此基础上建立了适用于兴山地区三叠系灰岩的点荷载强度和单轴抗压强度经验换算公式,并以此为依据对向家湾隧道试验段灰岩围岩进行了亚分级,为今后具有相似工程地质条件的地区的工程建设提供借鉴。     

堆体边坡根土复合体抗剪强度试验研究

经生态修复的堆体边坡多位于城镇生态涵养带和水源保护区,在降雨侵蚀作用下坡体浅层失稳现象严重,不同类型植被根系对土体强度指标影响的定量化是亟待解决的问题之一。以伊洛河流域粉黏土堆体边坡为例,量测单位样方内狗牙根及沙棘的植株高度、植株密度,调查土层深度20~30 cm、直径0.0~1.0 mm的狗牙根根系,调查深度40~50 cm、直径1.0~2.0 mm的沙棘根系,测量整理根长量、根体积、根系密度,确定加入土体中的根系直径及重量,测取各覆被条件下土样常规物理力学指标,采用GDS三轴试验仪对重塑根土试样开展一系列不固结不排水三轴试验,分析试样破坏荷载、根系强度影响系数、抗剪强度指标增长率。试验结果显示:相同围压下各根土复合试样破坏荷载均大于素土试样破坏荷载,狗牙根土试样、沙棘根土试样、狗牙根沙棘根土试样的破坏荷载约是素土试样破坏荷载的倍数依次为1.29~1.35倍、4.52~4.79倍、4.68~4.95倍;狗牙根根系强度影响系数随着围压的增大而减小,而含有沙棘根系试样的根系强度影响系数随着围压的增大而增大;含根系土试样的抗剪强度包络线均位于素土试样抗剪强度包络线上方,狗牙根根系对土体抗剪强度指标的改善主要体现在黏聚力上,而含沙棘根系土试样的黏聚力与内摩擦角均有相对更大幅度的提高;狗牙根土试样黏聚力增长率为35.63%、内摩擦角增长率为16.24%,沙棘根土试样黏聚力增长率为219.13%、内摩擦角增长率为254.02%,狗牙根沙棘混合土试样黏聚力增长率为224.88%、内摩擦角增长率为261.64%。不同类型根系对土体强度的贡献值是不同的,沙棘根系大于狗牙根根系。     

点荷载试验确定岩石强度指标的效果分析

为合理、有效地确定岩石强度指标,区别于常规室内试验获得岩石单轴抗压强度Rc的方法,对不同风化程度及岩性的几种岩石,采用岩石点荷载试验获得点荷载强度指数Is(50),经换算后得到岩石等效的单轴抗压、抗拉强度指标.通过试验分析认为该指标适用于Rc＞ 60 MPa的坚硬岩石,证明采用点荷载指标换算值获得的岩石强度指标可较好地应用于岩石坚硬程度划分、岩体质量分级、区域地质调查及岩体强度分析等方面.     

煤岩模拟材料的力学特性

为探究煤岩抗压强度随材料配比变化的关系,满足实验模拟煤壁强度特性的要求,基于不同配比的煤岩试样,开展单轴加载实验.分析不同材料配比下煤岩的强度特征、变形特征及劈裂形态,研究并确定煤岩抗压强度与煤岩材料配比的定量关系.结果表明：在实验研究范围内,随着煤粉与水泥配比的增大,煤岩抗压强度呈指数关系减小,其拟合关系式为σc=92.124e-1.0969ξ.根据煤岩材料不同配比下的强度大小,结合其煤岩坚固性系数关系,可以判别煤岩体类型,为实验模拟煤壁强度特性提供依据.     

岩石点荷载试验若干问题的研究

为了推进使用国家标准《工程岩体分级标准》和岩石强度的现场试验方法,研究了点荷载试验的ISRM方法和《工程岩体分级标准》方法.指出了有两大关键问题影响点荷载试验的推广.提出了用Is的平均值确定Is(50)的方法,通过岩石不规则试件和规则石膏模型试件的点荷载试验证实,在D值大于50 mm的试件个数n2和D值小于50 mm的试件个数n3大致相等的条件下,本文的方法和传统方法的相对标准差相差不到2%.最后提出了制定岩石点荷载试验国家标准的建议,并总结了点荷载强度指标的应用范围.这对于岩石点荷载试验的发展和创新具有重要意义.     

套筒约束灌浆料与钢筋黏结强度试验研究

为了对装配式混凝土结构中套筒灌浆连接接头钢筋与灌浆料的黏结性能进行研究,设计了30个灌浆套筒连接节点进行拉拔试验,研究了钢筋锚固长度、灌浆料抗压强度、灌浆料厚度和钢筋直径四个参数对黏结强度的影响.试验结果表明：随着锚固长度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度降低;随着灌浆料抗压强度增加,钢筋与灌浆料之间的黏结强度增加;随着灌浆料厚度的增加,黏结强度降低,对于12 mm的钢筋,当灌浆料厚度在9 ~ 11 mm之间时,灌浆料厚度对黏结强度影响较小,当灌浆料厚度超过11 mm时,影响显著增加;黏结强度随着钢筋直径的增加而增大.根据试验量测的套筒应变和隔离体受力平衡模型,得到了黏结强度与约束应力、灌浆料抗压强度的关系式,可供工程实际中套筒灌浆连接节点锚固长度取值参考.     

现浇磷石膏弹性模量和泊松比的初步试验研究

对采自瓮福磷业集团的磷石膏,掺入磷渣微粉、熟石灰、水泥、减水剂和缓凝剂共制作了54个100 mm×100 mm × 300 mm的棱柱体试件,分别进行了轴心抗压强度试验及弹性模量和泊松比测试试验.结果表明,由于现浇磷石膏存在搅拌发热而产生气泡的客观缺陷,全部试件未出现完整的锥形破坏,相当一部分试件出现劈裂破坏;工程应用前,应对磷石膏的石膏组分进行检测,本文配比可供参考;现浇磷石膏各组分中,水泥对其强度不起决定作用,而缓凝剂对试件的强度影响较大.本文给出了各配比的弹性模量和泊松比,可供工程应用参考.当缓凝剂掺量控制在0.3％左右时,试件轴心抗压强度标准值可达9.0 N/mm2,此时弹性模量可取1350 N/mm2,泊松比可取0.08.     

承压破碎煤矸石力学性能研究

为了研究煤矸石作为路基填筑材料时的力学性能,进行了标准煤矸石的单轴压缩试验、变角剪切试验和劈裂试验,以及破碎煤矸石的压实试验。测试得到了煤矸石的抗压强度、内聚力、内摩擦角和抗拉强度等基本力学性能指标,还得到了5种Talbol幂指数下,承压破碎煤矸石的应力-应变曲线。研究表明:(1)煤矸石的拉压性能差别较大,抗拉强度是抗压强度的8倍;(2)破碎煤矸石压实过程中,应力呈先缓慢增大后快速增大的变化规律;(3)随着Talbol幂指数的减小,低应力水平时试样的变形量较大,高应力水平时试样的变形量较小。研究结果可为煤矸石作为路基填筑材料的推广应用提供试验依据和理论参考。     

冲击荷载下钙质砂侧限压缩及颗粒破碎试验研究

海洋动力环境中钙质砂受荷载时的压缩变形特性是工程建设考虑的重要因素。对1~2 mm粒径钙质砂在侧限条件下进行静荷加载、冲击加载、冲击后静荷加载试验,分析试样在三种加载方式下的e-P曲线,运用Hardin模型中的相对破碎率Br值对其颗粒破碎进行度量。试验结果表明:相同荷载幅值水平下,相对静荷加载,试样对冲击加载较为敏感,其压缩变形更加明显,颗粒级配变化更显著;冲击加载时,存在临界冲击次数N_(cr),此时试样孔隙比趋于稳定;且冲击荷载幅值越大,相应临界冲击次数N_(cr)值越大;同时发现冲击加载会影响试样压缩性,冲击加载时试样颗粒破碎程度越高,冲击加载后静荷加载时表现的压缩性越低,颗粒相对破碎率B_r值变化越小,试验结论对工程建设具有一定参考意义。     

基于机器学习的水泥基灌浆料强度预测方法

针对采用小直径芯样法准确预测水泥基灌浆料抗压强度的问题,使用压力试验机分别对水泥基灌浆料标准尺寸试块和小直径芯样进行抗压强度试验,并基于试验数据,采用支持向量机回归（SVR）和随机森林回归（RFR）对水泥基灌浆料抗压强度进行回归预测。结果表明：标准尺寸试块均呈正反相接的四角锥体破坏形态,而高径比为0.7和1.0的小直径芯样呈正反相接的圆锥体破坏形态,高径比为1.2的小直径芯样呈斜裂缝剪切破坏形态;标准尺寸试块和小直径芯样的抗压强度值均服从正态分布,且无离群值;随着龄期的增长,标准尺寸试块和小直径芯样的抗压强度提高,且具有早期强度较高的特性;直径46 mm芯样的抗压强度较小,且更易受加工精度的影响;在给定的龄期和直径下,高径比为0.7的芯样抗压强度值最大,抗压强度离散程度最小;RFR预测模型对水泥基灌浆料抗压强度的预测效果更优。所提方法可较准确预测水泥基灌浆料抗压强度,为水泥基灌浆料抗压强度的预测研究提供了参考。     

水泥稳定碎石基层长期浸水及冻融试验研究

试验研究了水泥稳定碎石试件,在室内静荷载作用下,浸水时间10～360d范围内的抗压强度、间接抗拉强度变化情况.同时,对比了冻融循环（-8～8℃）前后的试件抗压强度.试验数据表明：水泥稳定碎石试件的抗压强度和间接抗拉强度都保持前期较快、后期平缓的增长趋势,3次冻融循环后的抗压强度未出现明显的降低;因此,在长期浸水及冻融循...     

大直径扩底人工挖孔桩承载力研究

依托武汉某工程实例,对大直径扩底人工挖孔桩承载力进行了研究,通过岩石极限单轴抗压强度室内试验和深层载荷板试验确定持力层的承载力特征值,采用规范提供的计算公式,用两套试验参数对单桩承载力进行预估,并通过现场单桩载荷试验对计算结果进行验证。研究表明:深层载荷板试验参数预估单桩承载力特征值,明显大于岩石极限单轴抗压强度室内试验计算值,且前者与单桩静载荷试验结果更为接近,可准确预估单桩承载力,进而为后续大直径扩底挖孔桩设计提供可靠参考。     

矿料强嵌挤骨架密实级配的PFC2D数值试验研究

为了充分优化矿料级配,应用PFC2D构建了矿料密实度和加州承载比(CBR)的数值试验方法,在可靠性验证的基础上,分析了合成粗集料、合成细集料、粗细混合集料的密实度和CBR变化规律,提出了矿料强嵌挤骨架密实级配,并对其力学性能进行了室内试验验证.结果表明:19～31.5mm集料、9.5 ～ 19mm集料和4.75～ 9.5 mm集料3种规格粗集料的最佳质量比分别为70∶20∶10、60∶30∶10、60∶20∶20和50∶30∶20,2.36 ～4.75mm集料、0.6 ～2.36mm集料和0.6mm以下集料3种规格细集料的最佳质量比为38.5∶16.5∶45、33∶22∶45、36∶24∶40和30∶30∶40,粗细混合集料的最佳比例为65∶35;由矿料强嵌挤骨架密实级配组成的级配碎石的CBR值和抗压强度分别为规范级配的1.16倍和1.12倍以上,证明该级配具有良好的力学性能.